Descrierea și distribuția botanică a grâului

Sistematică și originea grâului

Printre cereale, genul Tritikum l. iese în evidență pentru cel mai mare polimorfism. Toate tipurile de grâu - (și există 27) sunt împărțite în patru grupe în funcție de numărul de cromozomi, formând un rând poliploid.

1. Specie diploidă de grâu (n = 7), genomul A - T. boeoticum Boiss., T. urartu Thum, et Gandil., T. monococcum L., T. sinskajae A. Filat, et Kurk. Printre speciile diploide, există probe cu un conținut ridicat de proteine ​​în bob, care ajunge la 35-37, și imunitate împotriva bolilor fungice (în special la odnozerenniki cultivate).

2. Specii tetraploide de grâu (n = 14). Genomii A și B - T. dicoccoides Körn., T. dicoccum Schuebe., T. ispahanicum Heslot., T. paleocolchicum Men., T. turgidum L., T. durum Dest., T. turanicum Jakubz., T. aethiopicum Jakubz., T. polonicum L., T. persicum Vav. et. Zhuk. Genomii A și G - T. araraticum Jakubz., T. timopheevii Zhuk. ., T. militinae Zhuk. et migusch.

Problema originii grâului tetraploid nu a fost încă studiată pe deplin. Studii citogenetice speciale recente au făcut posibilă determinarea filogeniei întregii serii tetraploide. Majoritatea cercetătorilor sunt de părere că gogoasa sălbatică a fost donatorul cel mai probabil al genomului A T. boeoticuim boiss, și genomul - Ae. speltoides tausch. Sinteza speciilor bazate pe amfiploidizare a avut loc în timpurile preistorice în zone de creștere comună a aegilops și a odnozerenniki sălbatice.

Au fost înființate două centre de origine a grâului tetraploid - cel aproape asiatic (Transcaucasia) și cel african (Etiopia). Majoritatea speciilor de grâu de tip tetraploid se caracterizează printr-un conținut crescut de proteine ​​din boabe și rezistența la bolile fungice, ceea ce le permite să fie utilizate în programele de reproducere pentru a crea material sintetic. Când le încrucișăm cu grâu hexaploid, se observă o compatibilitate genetică parțială.

Printre grâul tetraploid T. durum Dest. (grâul dur) are cea mai mare valoare de producție, ocupă locul doi în lume (după grâu moale) în zonele cultivate.

3. Specii de grâu hexaploide (n = 21). Genomii A, B și D - T. aestivum L., T. macha Dek. et Men., T. spelta., T. vavilovii Jakubz., T. campactum Host., T. sphaerococcum Perc., T. petropavlovskyi Udacz. et migusch.

Genomii A, A și C - T. Zhukovskyi Men, et Er.

În prezent se consideră stabilit că un donator de genom D este Ae. sguarrosa L. genomului D are o mare semnificație evolutivă pentru grâu. Datorită acesteia, speciile hexaploide formează gluten benign și rezistență ridicată la iarnă, ceea ce crește valoarea producției și contribuie la o distribuție largă. Totuși genomul D poartă o susceptibilitate la boală.

Centrul principal de origine al majorității speciilor din seria hexaploidelor este Transcaucasia. Printre grâul hexaploid, grâul moale este cel mai frecvent (T. aestivum L.). Este principala cultură de pâine în multe țări ale lumii. Gama acestei specii acoperă toate continentele globului: de la Cercul Arctic la granițele de sud ale Africii și Americii, cultivate pe terenuri situate sub nivelul mării, precum și până la 4000 m (în munții Peru). Toate acestea indică marea plasticitate a grâului moale. Specia este exclusiv polimorfă atât în ​​modul de viață (iarnă, primăvară, semi-iarnă și forme de primăvară, cu două brațe), cât și în proprietăți morfobiologice. În prezent, grâul moale este în centrul atenției crescătorilor. Bogăția excepțională a genotipului său vă permite să creați soiuri care îndeplinesc cerințele unei agriculturi intensive.

Hibridizarea grâului moale cu specii hexaploide cu genomul AED reușește cu ușurință - speciile cu un genom G incompatibil cu grâul moale.

4. Specii octoploide de grâu (n = 28), creat de om prin mijloace artificiale. genomului A, A, G, G - T. timonovum Heslot et Ferrary obținut de botanistul francez Eslo din T. timopheevi, Este foarte rezistent împotriva bolilor fungice, o bună sursă de sterilitate masculină citoplasmatică pentru grâul moale. genomului A, A, , G - T. fungicidum Zhuk. primit de P. M. Zhukovsky de la încrucișare T. carthlicum var. fuliginosum și T. timopheevi urmată de tratamentul cu soluție de colchicină 0,02-a-l. Se caracterizează printr-o mare rezistență împotriva bolilor fungice..

Grâul Octoploid nu este compatibil cu speciile hexaploide.

Descrierea botanică și proprietățile biologice ale grâului

Sistem radicular

Planta de grâu nu formează rădăcina principală de bază și deja din momentul germinării semințelor are mai multe rădăcini germinale aproape primare, sau primare. În procesul creșterii și dezvoltării ulterioare, rădăcinile anexale sau nodale încep să se formeze din nodurile stem inferioare, care formează un sistem radicular fibros.

Semințele de grâu germinează în mai multe rădăcini: mai întâi apare o rădăcină, cu 3-4 zile mai târziu decât prima, a doua și a treia, apoi a patra și a cincea, care sunt situate într-un plan paralel cu scutul bobului.

După cum arată numeroase studii (A. Nosatovsky, 1965), grâul de iarnă și de primăvară, în funcție de soi, se poate forma de la două până la opt rădăcini. Cantitatea lor depinde și de mărimea semințelor, fertilitatea și umiditatea solului, momentul semănatului și alți factori. Concomitent cu apariția lăstarilor laterali, după formarea unui nod trunchiant, încep să se dezvolte rădăcinile tulpinii nodale (secundare). Aceasta apare la 14-26 de zile de la germinare. În Ucraina, în grâul de iarnă, semănăturile optime datează cu umiditate suficientă a solului, cultivarea începe, de obicei, în ziua de 14-16, după apariție (Bondarenko V.I., Fedorova N.A., Lebedev E. M., Artyukh A.D., 1977). În condiții mai puțin favorabile, acest proces este întârziat..

S-a stabilit că fiecare lansare recent apărută formează o pereche de rădăcini și astfel este prevăzut cu propriul sistem de rădăcină.

Numirea sistemului radicular al grâului, ca și alte plante, asimilarea apei și a nutrienților din sol și furnizarea acestora către alte organe vegetale. În plus, studiile oamenilor de știință sovietici (Prutskov F. M., 1970) folosind atomi marcați au stabilit că rădăcinile sunt locul de sinteză a aminoacizilor și a altor compuși organici complexi. Creșterea și dezvoltarea sistemului radicular este afectată de o serie de factori, oamenii de știință sovietici (Prutskov F. M., 1970) care folosesc atomi marcați au descoperit că rădăcinile sunt locul de sinteză a aminoacizilor și a altor compuși organici complexi. Creșterea și dezvoltarea sistemului radicular este influențată de o serie de factori, în special temperatura, umiditatea solului, conținutul de nutrienți din acesta și alții. Tulpina este o paie cilindrică, poate fi goală (în grâu moale) sau umplută cu țesut parenchimat liber sub o ureche (în grâu dur).

Grosimea paiului, structura sa anatomică (grosimea pereților paielului și a inelului sclerenchimatic, numărul de fascicule conductoare) determină rezistența grâului la adăpost. Tulpina de-a lungul lungimii este împărțită în 5-6 secțiuni prin noduri sub formă de îngroșări inelare. Secțiunile stem între noduri sunt numite internode. Primul internod inferior se numește distanța dintre două îngroșări inelare situate deasupra nodului de trunchiere. Lungimea sa nu este aceeași: în funcție de varietate și condiții de creștere, poate varia de la 2 la 15 cm. Lungimea celui de-al doilea și ulterior internode în condiții normale de creștere depășește lungimea primului. Cel mai lung dintre plante este ultimul internod asemănător unui vârf (tabelul 1).

După cum se poate observa, soiurile de grâu de iarnă diferă ușor în lungime și grosime a internodelor inferioare, diferențe mai semnificative se manifestă în dimensiunile celui de-al patrulea și al cincilea internod. De regulă, la soiurile semi-pitice (aniversarea lui Kherson, semi-pitica Odessa), internodii spiciului superior sunt mult mai scurte decât în ​​celelalte, mai înalte. Se poate considera că principalele diferențe între soiurile din lungimea totală a tulpinii se datorează lungimii internodilor superiori. Intensitatea creșterii tulpinilor nu este aceeași în fazele individuale ale ontogenezei. La începutul ieșirii plantei în tub, tulpina crește încet (1,5-2 cm de creștere pe zi), apoi rata de creștere crește treptat și în timpul îndreptării - înflorirea atinge valoarea maximă (4-6 cm pe zi). Lungimea tulpinii depinde de proprietățile biologice ale soiului, umiditatea și fertilitatea solului, îngrășăminte, densitatea tulpinii și alte condiții. Dozele crescute de îngrășăminte (în special azot), îngroșarea culturilor contribuie la prelungirea tulpinii.

Frunze de grâu

Frunzele îndeplinesc o funcție fiziologică importantă. Procesul fotosintezei se desfășoară în ele, adică absorbția dioxidului de carbon din mediul extern datorită energiei solare și transformării lui în energie chimică a substanțelor organice.

Frunzele unei plante de grâu apar din stratul superior al meristemului conului de creștere. Sunt împărțite în bazale și tulpini (Cooperman F.M., 1969). Când embrionul este format în sămânță, tuberculii de frunze se formează din stratul superficial al meristemului conului de creștere. Creșterea primului tubercul cu frunze duce la formarea primei frunze. Apoi, în același mod, într-o anumită secvență, se formează frunze a doua și a treia germinală, sau bazală. Toate frunzele tulpinilor din grâu sunt așezate în stadiul II de organogeneză înainte de începerea diferențierii vârfului, adică înainte ca conul de creștere să treacă la stadiul III de organogeneză. Creșterea frunzelor, procesele de diferențiere a țesuturilor lor, care sunt însoțite de desfășurarea lamelor frunzelor, au loc de la apariția răsadurilor până la etapa IX a organogenezei - înflorire și fertilizare. Pe lăstarul principal în majoritatea soiurilor de grâu, sunt puse doar 8-10 frunze. Pe lăstarii laterali se formează prelucrarea, în funcție de ordinea de prelucrare, cu 1-3 foi mai puțin. Frunza tulpină este formată dintr-un vagin și lama frunzelor. Vaginul este atașat de tulpină și cu partea inferioară îl acoperă sub formă de tub. În zona de tranziție a vaginului la lama frunzelor, grâul are o peliculă subțire translucidă numită ligula sau limba. Limba este destul de strâns atașată de tulpină și protejează tubul vaginal de pătrunderea apei și paraziții în ea. Urechile se formează pe ambele părți ale limbii..

Lungimea vaginului frunzei variază cu înălțimea de atașare a frunzei, cu fiecare nivel de jos în sus. În consecință, lungimea și lățimea lamei de frunze cresc (tabelul 2). Adesea, mai ales în regiunile de stepă sudică, lama frunzei superioare este ceva mai scurtă decât penultima. Lățimea frunzelor, de regulă, crește de la nivel la nivel. Structura anatomică a țesutului frunzelor de grâu este reflectată în detaliu în monografia de A. I. Nosatovsky (1965); prin urmare, oferim doar informații de bază despre ele.

Tabelul 1

Lungimea (numărător, cm) și diametrul (numitor, mm) internode în diferite soiuri de grâu de iarnă (UNIIOZ, 1979-1981)

Lungimea (numărător, cm) și lățimea (numitor, mm) a internodurilor în diferite soiuri de grâu de iarnă (UNIIOZ, 1979-1981)

Toate mănunchile vasculare de frunze de grâu au o structură colaterală, xilemul este îndreptat către suprafața superioară a plăcii, floema spre cea inferioară. Pachetele mari cu xilem puternic dezvoltat îndeplinesc funcții de alimentare cu apă. Multe pachete, constând în principal din floem, sunt implicate în colectarea și ieșirea produselor de asimilare. Datele multor studii științifice indică faptul că mărimea lamelor de frunze, durata de viață a frunzelor și productivitatea suprafeței frunzelor afectează în mod semnificativ formarea masei plantelor uscate și a randamentului de cereale. Productivitatea unei unități de suprafață a frunzelor la III, VI, VIII și mai ales la stadiul X al organogenezei este mult mai mare la soiurile foarte productive (F. Cooperman, 1969). În același timp, soiurile de grâu mai productive au un conținut total mai mare de clorofilă pe unitatea de suprafață a frunzei, iar clorofila maximă se încadrează pe frunzele nivelurilor superioare.

Spike de grâu

Inflorescența în grâu este o ureche de grâu, care constă dintr-o tulpină cu mai multe etape și spikelets. Pe fiecare proeminență a tijei se găsește câte un vârf. Spiceletul este format din două solzi de spicelet amplasate simetric, care au o venă exterioară (inferioară) și interioară (superioară), o chilă situată pe lateral, un dinte spicelet (chilă) și un umăr. Între solzi cu spicelet într-o secvență strictă sunt florile, sunt bisexuale, monoece. Prin metoda polenizării, grâul se referă la plante auto-polenizate. Pe vreme uscată caldă, în special în regiunile sudice ale țării noastre, se poate produce polenizarea încrucișată.

Fiecare floare de grâu este acoperită pe două părți de două solzi florale - externe și interne: prima este convexă, mare, cu chele, cu mai multe vene - la soiurile spinuloase are o copertină, în soiuri dezosate, o ascuțire sfenoidă acoperită de-a lungul marginii cu cili, a doua fără awn și ascuțirea osteoidelor, spre deosebire de exterior are două chile. Între solzele de înflorire exterioare și interioare sunt cele mai importante părți ale florii - un pistil și trei stamine. Pestul este un ovar cu o stigmată cu doi lobi penei. La baza ovarului se află două pelicule incolore, sau lodule, care se umflă în timpul înfloririi, contribuind astfel la deschiderea florii. În spicelet există 2-5 sau mai multe flori, dintre care 1-2 flori superioare sunt de obicei infertile. În condiții bune de dezvoltare (suprafață mare de hrănire, furnizare optimă de azot pentru soluri), se pot planta până la 11 flori și până la 8-9 boabe în fiecare spicelet de grâu de iarnă.

În formă, urechile de grâu moale sunt împărțite în trei tipuri: în formă de fus - partea mijlocie a urechii este cea mai largă, conică spre partea superioară și parțial spre bază - prismatică - lățimea urechilor este aproape aceeași pe întreaga lungime, cu excepția vârfurilor superioare și inferioare - în formă de bara, sau super-ureche, atunci când urechile spre partea de sus se extind și spiceletele sunt compactate. Secțiunea transversală a urechilor poate fi pătrată, dreptunghiulară, rotunjită sau ovală (Prutskov F. M., 1970). Urechile sunt împărțite pe lungime: grâu moale - în mic (până la 8 cm lungime), mediu (8-10 cm) și mare (mai mult de 10 cm) - grâu dur - în scurt (până la 6 cm), mediu (7-8 cm), lung (9-10 cm sau mai mult). Lungimea vârfului, celelalte elemente morfostructurale ale productivității sale (numărul de vârfuri și boabe în pică) variază semnificativ în funcție de condițiile de creștere. Culoarea cântarilor spikelet este alb sau roșu, iar copertinele sunt roșii, albe sau negre..

Cereale de grâu

Fructul de grâu este un bob, care în practica agronomică se numește boabe. În cariopsie, se distinge sămânța în sine, formată din membranele embrionului, endospermului și semințelor și membrana fructelor, sau pericarp, care este peretele ovarului. În partea superioară a tecii se află o creastă. Embrionul este format dintr-un scut care îl conectează la endosperm, rinichi și tuberculi radiculari rudimentari. Mugurele germinal al unei semințe constă dintr-un con de creștere, o tulpină embrionară primară și frunze germinale care acoperă conul de creștere sub formă de capac. Restul boabelor sunt umplute cu endosperm masă, care conține substanțe nutritive de rezervă. În endospermă, se poate distinge stratul exterior - stratul aleuron, care constă dintr-un rând de celule în care nu există aproape nici un amidon, iar endosperma în sine, ale cărui celule conțin boabe de amidon. Spațiile dintre boabele de amidon sunt umplute cu substanțe proteice..

Mărimea bobului variază mult în funcție de tipul de grâu, soi și condiții de creștere. Lungimea sa variază de la 4 la 9 mm, lățimea sa este de la 0,8 la 2,2, iar grosimea sa este de la 1,5 la 3,5 mm. De asemenea, diferă în greutate: de la 20 la 90 mg.